CN116647282A - 一种机器人中的光传输网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机器人中的光传输网络系统，该机器人中设置有数个数据通讯节点(20)，数个该数据通讯节点(20)同时连接在一光纤传输总线(10)中，由该光纤传输总线(10)以及数个该数据通讯节点(20)组成机器人中的光传输网络系统，该光纤传输总线(10)用以在数个该数据通讯节点(20)之间传输信息信号，该光纤传输总线(10)上设置有数个信号传输节点(11)，每一个该信号传输节点(11)位置都设置有一光电信号切换模块(100)，每一个该数据通讯节点(20)都与一个该光电信号切换模块(100)相连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种光传输网络系统，特别是指一种应用在机器人中的光传输网络系统。
背景技术
众所周知，光传输是在发送方和接收方之间以光信号形态进行传输的技术。其主要具有传输距离长、传输效率高、传输质量高、抗干扰能力强以及传输容量大的优点。
如图1所示，现有技术中，在中央控制设备1与终端设备2以及终端设备2与终端设备2之间一般都是通过电信号传输导线3进行连接的，工作的时候，电信号传输导线3连接在各个设备之间进行电信号传输，实践中，电信号传输导线3都是由金属线制成的，比如，铜线。但是利用上述的信号传输方式对目前出现的工业产品进行适用，其具体应用效果都非常不理想，具体分别描述如下。
在新能源电动汽车领域中，电动汽车其最主要的构成部分就是电池组，电池组由数个电池4a组成，为了同时监控每一个电池的电压、电流以及每一个电池的物理化学状态就需要配置电池管理系统(BMS)，同样为了从电池组获得最大效率，应该在相同的电压下同时对所有电池完全充电和放电，也需要电池管理系统的参与。如图2所示，为电池管理系统的原理图，电池管理系统主要包括总控制器1a以及数个电池监控模块2a，其中，电池监控模块2a与电池4a一一对应，在总控制器1a与数个电池监控模块2a之间连接有数量众多的信号传输导线3a，信号传输导线3a用以在总控制器1a与数个电池监控模块2a之间进行时时的电信号传输，由于信号传输导线3a一般是由铜线制成的，为了隔绝电磁干扰需要在信号传输导线3a四周设置大量的屏蔽结构，而设置大量的屏蔽结构主要会出现两个问题，第一、会大大增加电池管理系统的重量，进而大幅度提升车重，并提升电动汽车行驶过程中的电耗，第二、由于信号传输导线3a以及屏蔽结构多是由金属铜制成的，所以会大大提升整体产品的材料成本。
如图3所示，在智能机器人领域中，以智能机器人的手掌为例，为了得到灵活的手掌，智能机器人的手掌需要仿制人体的手掌，其分为五个手指，每个手指都具有数个手指关节4b，为了控制每一个手指关节4b并监控其工作状态，每一个手指关节4b都需要与监控模块2b相连接，实践中为了协调各个手指关节4b的整体动作，需要通过信号导线3b将每一个监控模块2b都与手掌总控制器1b相连接，而由于信号导线3b一般是由铜线制成的，当数量众多的信号导线3b全部设置在智能机器人手掌位置的时候，其将会大大的提升手掌的整体重量。放眼整体的智能机器人，其需要由数以万计的节点设备组成，按照上述的信号传输方式进行实施，由于需要设置大量的信号导线3b所以智能机器人的整体重量一般需要增加数倍，同时会大幅度提升机器人的制造成本。
如图4所示，为了克服上述的缺点，目前在一些领域中选择了利用光纤替换信号导线进行信号传输的方法，其设置方法为，在总光纤1c上同时连接数个终端节点设备2c，在每个终端节点设备2c中都设置光接收器以及光发射器，其中，光发射器与总光纤1c中的光耦合器相连接，而光接收器与总光纤1c中的光分路器相连接，进而使数个终端节点设备2c都能够与总光纤1c进行通信。上述的信号传输方式能够实现利用光纤对传统信号导线的替换，能够实现减重以及隔绝电磁干扰的作用，但是在具体应用的时候，信号传输效果并不理想，就光电领域的常识而言，光耦合器以及光分路器都是光学器件，上述的方式从原理上能够实现光信号的互相收发，但是在实际实现的过程中，该方案是无法实施的。因为每通过一级光耦合器或光分路器就会存在光功率衰耗，光信号在过度衰减后，远端的终端节点设备2c往往不再能够收到总光纤1c中的光信号，进而影响使用。如上所述，为现有技术的主要缺点。
发明内容
本发明所采用的技术方案为：一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该机器人中设置有数个数据通讯节点(20)，数个该数据通讯节点(20)同时连接在一光纤传输总线(10)中，由该光纤传输总线(10)以及数个该数据通讯节点(20)组成机器人中的光传输网络系统，该光纤传输总线(10)用以在数个该数据通讯节点(20)之间传输信息信号。
该光纤传输总线(10)上设置有数个信号传输节点(11)，每一个该信号传输节点(11)位置都设置有一光电信号切换模块(100)，每一个该数据通讯节点(20)都与一个该光电信号切换模块(100)相连接，总线光信号(S)在该光纤传输总线(10)中传输，该总线光信号(S)包括上行光信号(S1)以及下行光信号(S2)。
该上行光信号(S1)经过每一个该光电信号切换模块(100)时，都按照如下的步骤进行信号传输，步骤A1、该上行光信号(S1)传输至该光电信号切换模块(100)中，步骤B1、该光电信号切换模块(100)将该上行光信号(S1)转换为上行电流信号(I1)，步骤C1、该光电信号切换模块(100)将该上行电流信号(I1)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到内部上行电压信号(V)，步骤D1、该光电信号切换模块(100)对该内部上行电压信号(V)进行复制，得到传输电压信号(V1)以及复制电压信号(V2)，该传输电压信号(V1)以及该复制电压信号(V2)的信息与该上行光信号(S1)的信息相同，步骤E1、该复制电压信号(V2)传输至该数据通讯节点(20)中，该光电信号切换模块(100)将该传输电压信号(V1)转换为上行输出电流信号(I2)，步骤F1、该光电信号切换模块(100)将该上行输出电流信号(I2)转换为该上行光信号(S1)，步骤G1、该光电信号切换模块(100)将该上行光信号(S1)传输至该光纤传输总线(10)中，使该上行光信号(S1)沿该光纤传输总线(10)继续向前传输。
该下行光信号(S2)经过每一个该光电信号切换模块(100)时，都按照如下的步骤进行信号传输，步骤A2、该下行光信号(S2)传输至该光电信号切换模块(100)中，步骤B2、该光电信号切换模块(100)将该下行光信号(S2)转换为下行电流信号(I3)，步骤C2、该光电信号切换模块(100)将该下行电流信号(I3)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到下行电压信号(V3)，步骤D2、由该数据通讯节点(20)的反馈信息所生成的反馈电压信号(V4)传输至该光电信号切换模块(100)中，该光电信号切换模块(100)将该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成叠加电压信号(V5)，步骤E2、该光电信号切换模块(100)将该叠加电压信号(V5)转换为下行输出电流信号(I4)，步骤F2、该光电信号切换模块(100)将该下行输出电流信号(I4)转换为叠加下行光信号(S3)，该叠加下行光信号(S3)的信息由该下行光信号(S2)的信息以及该数据通讯节点(20)的反馈信息组成，步骤G2、该光电信号切换模块(100)将该叠加下行光信号(S3)传输至该光纤传输总线(10)中，步骤H2、该叠加下行光信号(S3)作为另一个光电信号切换模块(100)的下行光信号(S2)，并传输至另一个光电信号切换模块(100)中，并重复进行上述步骤A2。
本发明的有益效果为：首先，本发明利用该光纤传输总线(10)替换现有技术中节点终端设备之间的电信号传输导线，以光信号的形式进行数据信息传输具有传输效率高、传输质量高、抗干扰能力强以及传输容量大的优点，其次，本发明利用该光纤传输总线(10)替换现有技术中节点终端设备之间的电信号传输导线，以光信号的形式进行数据信息传输，能够大大降低信号传输部分的物理重量，特别在智能机器人领域效果尤其凸出，再次，本发明利用该光纤传输总线(10)替换现有技术中节点终端设备之间的电信号传输导线，以光信号的形式进行数据信息传输，能够避免电磁干扰，能够剔除现有技术中信息传递部分的所有电磁屏蔽结构，另外，本发明利用光电信号切换模块(100)在光纤传输总线(10)与节点终端(20)之间进行光电信号的转换、复制以及叠加能够避免光纤传输总线(10)中的光信号衰减，理论上本发明的技术能够支持无限多个节点终端(20)的接入。
附图说明
图1为现有技术中通过电信号传输导线传输信号的示意图。
图2为现有技术中新能源电动汽车中通过信号传输导线传输信号的示意图。
图3为现有技术中智能机器人手掌通过信号导线传输信号的示意图。
图4为现有技术中通过光纤传输信号的示意图。
图5为本发明光电信号切换模块的连接示意图。
图6为本发明光电信号切换模块的原理示意图。
图7为本发明光电信号切换模块内部器件的示意图。
图8为本发明电信号复制模块中Y型硅基的示意图。
图9为本发明电信号叠加模块中Y型硅基的示意图。
图10为本发明上行比较纠错器的原理示意图。
图11为本发明上行比较纠错器的工作原理示意图。
图12为本发明下行比较纠错器的原理示意图。
图13为本发明下行比较纠错器的工作原理示意图。
图14为本发明光电信号切换模块实施方式三的连接示意图。
图15为本发明光电信号切换模块实施方式三的分解示意图。
图16为本发明光电信号切换模块实施方式三的立体示意图。
图17为本发明光电信号切换模块实施方式三的又一立体示意图。
具体实施方式
如图5至17所示，一种机器人中的光传输网络系统，该机器人中设置有数个数据通讯节点(20)，数个该数据通讯节点(20)同时连接在一光纤传输总线(10)中，由该光纤传输总线(10)以及数个该数据通讯节点(20)组成机器人中的光传输网络系统，该光纤传输总线(10)用以在数个该数据通讯节点(20)之间传输信息信号。
实践中，数个该数据通讯节点(20)可以分为中央控制节点、上级控制节点以及下级控制节点，该中央控制节点、该上级控制节点以及该下级控制节点之间通过该光纤传输总线(10)相连接，比如，机器人的中央控制器为该中央控制节点，机器人的手掌控制器为该上级控制节点，而机器人的每一个手指的指关节控制器为该下级控制节点。
如图5所示，该光纤传输总线(10)上设置有数个信号传输节点(11)，每一个该信号传输节点(11)位置都设置有一光电信号切换模块(100)，每一个该数据通讯节点(20)都与一个该光电信号切换模块(100)相连接。
总线光信号(S)在该光纤传输总线(10)中传输，该总线光信号(S)包括上行光信号(S1)以及下行光信号(S2)。
如图5、图6所示，该上行光信号(S1)经过每一个该光电信号切换模块(100)时，都按照如下的步骤进行信号传输。步骤A1、该上行光信号(S1)传输至该光电信号切换模块(100)中，步骤B1、该光电信号切换模块(100)将该上行光信号(S1)转换为上行电流信号(I1)，该上行电流信号(I1)在0.1mA至1.2mA之间，步骤C1、该光电信号切换模块(100)将该上行电流信号(I1)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到内部上行电压信号(V)，该内部上行电压信号(V)在200至800mV之间，步骤D1、该光电信号切换模块(100)对该内部上行电压信号(V)进行复制，得到传输电压信号(V1)以及复制电压信号(V2)，该传输电压信号(V1)以及该复制电压信号(V2)在100至400mV之间，该传输电压信号(V1)以及该复制电压信号(V2)的信息与该上行光信号(S1)的信息相同，步骤E1、该复制电压信号(V2)传输至该数据通讯节点(20)中，该光电信号切换模块(100)将该传输电压信号(V1)转换为上行输出电流信号(I2)，该上行输出电流信号(I2)在5至20mA之间，步骤F1、该光电信号切换模块(100)将该上行输出电流信号(I2)转换为该上行光信号(S1)，步骤G1、该光电信号切换模块(100)将该上行光信号(S1)传输至该光纤传输总线(10)中，使该上行光信号(S1)沿该光纤传输总线(10)继续向前传输。
该下行光信号(S2)经过每一个该光电信号切换模块(100)时，都按照如下的步骤进行信号传输。步骤A2、该下行光信号(S2)传输至该光电信号切换模块(100)中，步骤B2、该光电信号切换模块(100)将该下行光信号(S2)转换为下行电流信号(I3)，该下行电流信号(I3)在0.1mA至1.2mA之间，步骤C2、该光电信号切换模块(100)将该下行电流信号(I3)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到下行电压信号(V3)，该下行电压信号(V3)在100至400mV之间，步骤D2、由该数据通讯节点(20)的反馈信息所生成的反馈电压信号(V4)传输至该光电信号切换模块(100)中，该反馈电压信号(V4)在100至400mV之间，该光电信号切换模块(100)将该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成叠加电压信号(V5)，该叠加电压信号(V5)在200至800mV之间，步骤E2、该光电信号切换模块(100)将该叠加电压信号(V5)转换为下行输出电流信号(I4)，该下行输出电流信号(I4)在5至20mA之间，步骤F2、该光电信号切换模块(100)将该下行输出电流信号(I4)转换为叠加下行光信号(S3)，该叠加下行光信号(S3)的信息由该下行光信号(S2)的信息以及该数据通讯节点(20)的反馈信息组成，步骤G2、该光电信号切换模块(100)将该叠加下行光信号(S3)传输至该光纤传输总线(10)中，步骤H2、该叠加下行光信号(S3)作为另一个光电信号切换模块(100)的下行光信号(S2)，并传输至另一个光电信号切换模块(100)中，并重复进行上述步骤A2，依次类推。
如图7所示，在具体实施的时候，该光电信号切换模块(100)包括上行信号处理部分(110)以及下行信号处理部分(120)，在该光电信号切换模块(100)中，该上行光信号(S1)通过该上行信号处理部分(110)进行传输，在该光电信号切换模块(100)中，该下行光信号(S2)通过该下行信号处理部分(120)进行传输。
该上行信号处理部分(110)包括上行光信号接收器(111)、上行信号转换放大模块(112)、电信号复制模块(113)以及上行光信号发射器(114)，在该步骤B1中，由该上行光信号接收器(111)将该上行光信号(S1)转换为该上行电流信号(I1)，在该步骤C1中，由该上行信号转换放大模块(112)将该上行电流信号(I1)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到该内部上行电压信号(V)，在该步骤D1中，由该电信号复制模块(113)对该内部上行电压信号(V)进行复制，得到该传输电压信号(V1)以及该复制电压信号(V2)，在该步骤E1中，由该电信号复制模块(113)将该复制电压信号(V2)传输至该数据通讯节点(20)中，由该电信号复制模块(113)将该传输电压信号(V1)转换为该上行输出电流信号(I2)，在该步骤F1中，由该上行光信号发射器(114)将该上行输出电流信号(I2)转换为该上行光信号(S1)。
该下行信号处理部分(120)包括下行光信号接收器(121)、下行信号转换放大模块(122)、电信号叠加模块(123)以及下行光信号发射器(124)，在该步骤B2中，由该下行光信号接收器(121)将该下行光信号(S2)转换为该下行电流信号(I3)，在该步骤C2中，由该下行信号转换放大模块(122)将该下行电流信号(I3)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到该下行电压信号(V3)，在该步骤D2中，该反馈电压信号(V4)传输至该电信号叠加模块(123)中，由该电信号叠加模块(123)将该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成该叠加电压信号(V5)，在该步骤E2中，由该电信号叠加模块(123)将该叠加电压信号(V5)转换为该下行输出电流信号(I4)，在该步骤F2中，由该下行光信号发射器(124)将该下行输出电流信号(I4)转换为该叠加下行光信号(S3)。
在具体实施的时候，该电信号复制模块(113)以及该电信号叠加模块(123)可以通过有源或者无源的形式实现其功能。在无源的情况下有多种现有技术能够实现两者的功能，比如，分压电路、稳压IC、LDO等等，如下描述一种较佳的实施方式。
如图8所示，该电信号复制模块(113)中设置有Y型硅基(130)，该Y型硅基(130)具有电压输入端(131)、第一电压输出端(132)以及第二电压输出端(133)，其中，该内部上行电压信号(V)从该电压输入端(131)输入该Y型硅基(130)中，该传输电压信号(V1)从该第一电压输出端(132)输出，并由该电信号复制模块(113)将该传输电压信号(V1)转换为该上行输出电流信号(I2)，该复制电压信号(V2)从该第二电压输出端(133)输出，并传输至该数据通讯节点(20)中。
如图9所示，该电信号叠加模块(123)中设置有Y型硅基(130)，该Y型硅基(130)具有电压输出端(134)、第一电压输入端(135)以及第二电压输入端(136)，其中，该下行电压信号(V3)从该第一电压输入端(135)输入该Y型硅基(130)中，该反馈电压信号(V4)从该第二电压输入端(136)输入该Y型硅基(130)中，该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成该叠加电压信号(V5)，该叠加电压信号(V5)从该电压输出端(134)输出，该Y型硅基(130)的基本原理是基于电磁场的传输理论，该Y型硅基(130)中的硅作为波导传输电磁场，其能够将一路电压能量平均分配为两路电压能量输出，或者，能够将两路电压能量叠加为一路电压能量输出，其能够减少反射损耗，该Y型硅基(130)的设计最省功耗，相当于无源的能量一分二。
在有源的情况下该电信号复制模块(113)以及该电信号叠加模块(123)需要外接电源，如下描述一种较佳的实施方式。将该电信号复制模块(113)以及该电信号叠加模块(123)设置成运算放大器(Op-Amp)，根据实际的信号频率和电源需求选择合适的型号。将运算放大器配置为电压跟随器(buffer)模式，就能够实现两者的功能，运算放大器的功能原理属于现有技术这里不再累述。
在具体实施的时候，为了保证该总线光信号(S)的传输质量，对该总线光信号(S)进行监测以及纠错，该光传输网络系统还包括上行比较纠错器(210)以及下行比较纠错器(220)。
如图10、图11所示，其中，该上行比较纠错器(210)连接在一上行信号传输段(230)上，该上行信号传输段(230)中设置有数个该光电信号切换模块(100)，该上行比较纠错器(210)用以对该上行信号传输段(230)中的该上行光信号(S1)进行纠错。
该上行比较纠错器(210)包括上行电压采集模块(211)、上行存储模块(212)以及上行电压比对模块(213)，其中，该上行电压采集模块(211)分别与该上行信号传输段(230)中最前端以及最后端的光电信号切换模块(100)中的该上行信号转换放大模块(112)相连接，该上行电压采集模块(211)采集最前端光电信号切换模块(100)中该上行信号转换放大模块(112)中生成的该内部上行电压信号(V)，并形成上行标准电压信号(Va)，与此同步，该上行电压采集模块(211)采集最后端光电信号切换模块(100)中该上行信号转换放大模块(112)中生成的该内部上行电压信号(V)，并形成上行比对电压信号(Vb)，该上行电压采集模块(211)将该上行标准电压信号(Va)传输至该上行存储模块(212)中进行存储，同时，该上行电压采集模块(211)将该上行标准电压信号(Va)以及该上行比对电压信号(Vb)传输至该上行电压比对模块(213)中进行比对。
当该上行标准电压信号(Va)等于该上行比对电压信号(Vb)时，该上行比较纠错器(210)不工作，当该上行标准电压信号(Va)不等于该上行比对电压信号(Vb)时，该上行存储模块(212)将该上行标准电压信号(Va)传输至最后端光电信号切换模块(100)的该上行信号转换放大模块(112)中，并由该上行标准电压信号(Va)生成最后端光电信号切换模块(100)的内部上行电压信号(V)，并继续向后传输，实践中，根据传输的功率以及具体要求可以选择确定该上行信号传输段(230)中数个该光电信号切换模块(100)的具体数量，比如，三个至十个，以此对该上行光信号(S1)的传输质量进行监测并时时进行纠错以确保传输质量。
如图12、图13所示，该下行比较纠错器(220)连接在一下行信号传输段(240)上，该下行信号传输段(240)中设置有数个该光电信号切换模块(100)，该下行比较纠错器(220)用以对该下行信号传输段(240)中的该下行光信号(S2)进行纠错。
该下行比较纠错器(220)包括下行电压采集模块(221)、下行存储模块(222)以及下行电压比对模块(223)，其中，该下行电压采集模块(221)分别与该下行信号传输段(240)中的每一个光电信号切换模块(100)中的该下行信号转换放大模块(122)相连接，该下行电压采集模块(221)采集该下行信号传输段(240)中最前端光电信号切换模块(100)中该下行信号转换放大模块(122)中生成的该下行电压信号(V3)，并形成下行对比电压信号(Vc)，与此同步，该下行电压采集模块(221)分别采集该下行信号传输段(240)中其余的光电信号切换模块(100)中该下行信号转换放大模块(122)中的该下行电压信号(V3)，将数个该下行电压信号(V3)叠加并形成下行标准电压信号(Vd)，该下行电压采集模块(221)将该下行标准电压信号(Vd)传输至该下行存储模块(222)中进行存储，同时，该下行电压采集模块(221)将该下行标准电压信号(Vd)以及该下行对比电压信号(Vc)传输至该下行电压比对模块(223)中进行比对。
当该下行标准电压信号(Vd)等于该下行对比电压信号(Vc)时，该下行比较纠错器(220)不工作，当该下行标准电压信号(Vd)不等于该下行对比电压信号(Vc)时，该下行存储模块(222)将该下行标准电压信号(Vd)传输至最前端光电信号切换模块(100)的该下行信号转换放大模块(122)中，并由该下行标准电压信号(Vd)生成最前端光电信号切换模块(100)的下行电压信号(V3)，并继续向前传输，实践中，该下行比较纠错器(220)可以进行针对性设置，当该下行信号传输段(240)中存在重点节点设备时，通过该下行比较纠错器(220)能够实现对重点节点设备的监测，实践中，该下行信号传输段(240)中的该光电信号切换模块(100)的数量一般不超过五个。
在具体实施的时候，为了方便该光电信号切换模块(100)的连接以及装配，该光电信号切换模块(100)可以设置为各种形式，如下描述一较佳的实施方式。
如图14至图17所示，机器人由若干动作关节(4c)组成，比如，智能机器人的食指由三个动作关节(4c)组成，为了监测每一个动作关节(4c)的状态，需要在每一个动作关节(4c)上设置一个该数据通讯节点(20)，将该光电信号切换模块(100)连接在每一个该数据通讯节点(20)上，将数个该光电信号切换模块(100)用光纤连接在一起，此时，数个该光电信号切换模块(100)以及光纤就形成了类似于血管的结构，为了实现在本领域的应用，该光电信号切换模块(100)可以采用如下的构造。
该光电信号切换模块(100)包括框体集成板(181)以及中央集成板(182)，该中央集成板(182)卡接在该框体集成板(181)中，该上行信号转换放大模块(112)、该电信号复制模块(113)、该下行信号转换放大模块(122)以及该电信号叠加模块(123)排列设置在该中央集成板(182)背面，该上行光信号接收器(111)、该上行光信号发射器(114)、该下行光信号接收器(121)以及该下行光信号发射器(124)排列设置在该框体集成板(181)正面。
该光电信号切换模块(100)还包括第一上行光口管(141)以及第二上行光口管(142)，该第一上行光口管(141)以及该第二上行光口管(142)连接在该光电信号切换模块(100)上下两端，用以传输该上行光信号(S1)的光纤分别设置在该第一上行光口管(141)以及该第二上行光口管(142)中，该光电信号切换模块(100)还包括第一下行光口管(151)以及第二下行光口管(152)，该第一下行光口管(151)以及该第二下行光口管(152)连接在该光电信号切换模块(100)上下两端，用以传输该下行光信号(S2)的光纤分别设置在该第一下行光口管(151)以及该第二下行光口管(152)中，该第一上行光口管(141)与该第一下行光口管(151)相互平行，该第二上行光口管(142)与该第二下行光口管(152)相互平行。
该第一上行光口管(141)与该上行光信号接收器(111)相连接，该第二上行光口管(142)与该上行光信号发射器(114)相连接，该第一下行光口管(151)与该下行光信号发射器(124)相连接，该第二下行光口管(152)与该下行光信号接收器(121)相连接。
该框体集成板(181)具有装配窗(190)，该中央集成板(182)卡接在该装配窗(191)中，该中央集成板(182)的侧壁上凸设有数个凸插脚(183)，该上行信号转换放大模块(112)、该电信号复制模块(113)、该下行信号转换放大模块(122)以及该电信号叠加模块(123)分别与该凸插脚(183)相连接，与数个该凸插脚(183)相对应，在该装配窗(190)的内壁上凹设有数个插脚槽(184)，该上行光信号接收器(111)、该上行光信号发射器(114)、该下行光信号接收器(121)以及该下行光信号发射器(124)分别与该插脚槽(184)相连接，数个该凸插脚(183)对应插接在数个该插脚槽(184)中以完成该中央集成板(182)与该框体集成板(181)的卡接，同时完成，该上行光信号接收器(111)与该上行信号转换放大模块(112)的连接，完成该电信号复制模块(113)与该上行光信号发射器(114)的连接，完成该下行光信号接收器(121)与该下行信号转换放大模块(122)的连接，完成该电信号叠加模块(123)与该下行光信号发射器(124)的连接。
在该中央集成板(182)的背面还设置有数个连接插脚(185)，该连接插脚(185)分别与该电信号复制模块(113)以及该电信号叠加模块(123)相连接，数个该连接插脚(185)插接在该动作关节(4c)上，以完成该光电信号切换模块(100)与该动作关节(4c)的固定连接以及电连接。
在本实施例中，首先，将该上行信号转换放大模块(112)、该电信号复制模块(113)、该下行信号转换放大模块(122)以及该电信号叠加模块(123)集中设置在该中央集成板(182)上，将该上行光信号接收器(111)、该上行光信号发射器(114)、该下行光信号接收器(121)以及该下行光信号发射器(124)集中设置在该框体集成板(181)上的方式能够简化生产工艺，提升产品品质，简单而言，就是将若干信号处理模块集中设置在该中央集成板(182)上，而将光模块的各个部分集中设置在该框体集成板(181)上，其次，通过数个该凸插脚(183)对应插接在数个该插脚槽(184)的方式就能够实现该框体集成板(181)与该中央集成板(182)的连接，并能够实现该光电信号切换模块(100)中各个模块的电连接，其连接方式简单，另外，通过数个该连接插脚(185)能够完成该光电信号切换模块(100)与该动作关节(4c)的固定连接以及电连接，其连接方式简单可靠，最后，通过本实施例的方式将数个该光电信号切换模块(100)与数个该动作关节(4c)完成连接后，该光纤传输总线(10)能够附着在数个该动作关节(4c)上形成类似于血管的结构，能够方便光纤的走线，方便光纤的集纳、装配以及后期维护。
Claims (8)
1.一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该机器人中设置有数个数据通讯节点(20)，数个该数据通讯节点(20)同时连接在一光纤传输总线(10)中，由该光纤传输总线(10)以及数个该数据通讯节点(20)组成机器人中的光传输网络系统，该光纤传输总线(10)用以在数个该数据通讯节点(20)之间传输信息信号，
该光纤传输总线(10)上设置有数个信号传输节点(11)，每一个该信号传输节点(11)位置都设置有一光电信号切换模块(100)，每一个该数据通讯节点(20)都与一个该光电信号切换模块(100)相连接，总线光信号(S)在该光纤传输总线(10)中传输，该总线光信号(S)包括上行光信号(S1)以及下行光信号(S2)，
该上行光信号(S1)经过每一个该光电信号切换模块(100)时，都按照如下的步骤进行信号传输，
步骤A1、该上行光信号(S1)传输至该光电信号切换模块(100)中，
步骤B1、该光电信号切换模块(100)将该上行光信号(S1)转换为上行电流信号(I1)，
步骤C1、该光电信号切换模块(100)将该上行电流信号(I1)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到内部上行电压信号(V)，
步骤D1、该光电信号切换模块(100)对该内部上行电压信号(V)进行复制，得到传输电压信号(V1)以及复制电压信号(V2)，该传输电压信号(V1)以及该复制电压信号(V2)的信息与该上行光信号(S1)的信息相同，
步骤E1、该复制电压信号(V2)传输至该数据通讯节点(20)中，该光电信号切换模块(100)将该传输电压信号(V1)转换为上行输出电流信号(I2)，
步骤F1、该光电信号切换模块(100)将该上行输出电流信号(I2)转换为该上行光信号(S1)，
步骤G1、该光电信号切换模块(100)将该上行光信号(S1)传输至该光纤传输总线(10)中，使该上行光信号(S1)沿该光纤传输总线(10)继续向前传输，
该下行光信号(S2)经过每一个该光电信号切换模块(100)时，都按照如下的步骤进行信号传输，
步骤A2、该下行光信号(S2)传输至该光电信号切换模块(100)中，
步骤B2、该光电信号切换模块(100)将该下行光信号(S2)转换为下行电流信号(I3)，
步骤C2、该光电信号切换模块(100)将该下行电流信号(I3)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到下行电压信号(V3)，
步骤D2、由该数据通讯节点(20)的反馈信息所生成的反馈电压信号(V4)传输至该光电信号切换模块(100)中，该光电信号切换模块(100)将该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成叠加电压信号(V5)，
步骤E2、该光电信号切换模块(100)将该叠加电压信号(V5)转换为下行输出电流信号(I4)，
步骤F2、该光电信号切换模块(100)将该下行输出电流信号(I4)转换为叠加下行光信号(S3)，该叠加下行光信号(S3)的信息由该下行光信号(S2)的信息以及该数据通讯节点(20)的反馈信息组成，
步骤G2、该光电信号切换模块(100)将该叠加下行光信号(S3)传输至该光纤传输总线(10)中，
步骤H2、该叠加下行光信号(S3)作为另一个光电信号切换模块(100)的下行光信号(S2)，并传输至另一个光电信号切换模块(100)中，并重复进行上述步骤A2。
2.如权利要求1所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该光电信号切换模块(100)包括上行信号处理部分(110)以及下行信号处理部分(120)，在该光电信号切换模块(100)中，该上行光信号(S1)通过该上行信号处理部分(110)进行传输，在该光电信号切换模块(100)中，该下行光信号(S2)通过该下行信号处理部分(120)进行传输。
3.如权利要求2所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该上行信号处理部分(110)包括上行光信号接收器(111)、上行信号转换放大模块(112)、电信号复制模块(113)以及上行光信号发射器(114)，在该步骤B1中，由该上行光信号接收器(111)将该上行光信号(S1)转换为该上行电流信号(I1)，在该步骤C1中，由该上行信号转换放大模块(112)将该上行电流信号(I1)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到该内部上行电压信号(V)，在该步骤D1中，由该电信号复制模块(113)对该内部上行电压信号(V)进行复制，得到该传输电压信号(V1)以及该复制电压信号(V2)，在该步骤E1中，由该电信号复制模块(113)将该复制电压信号(V2)传输至该数据通讯节点(20)中，由该电信号复制模块(113)将该传输电压信号(V1)转换为该上行输出电流信号(I2)，在该步骤F1中，由该上行光信号发射器(114)将该上行输出电流信号(I2)转换为该上行光信号(S1)，
该下行信号处理部分(120)包括下行光信号接收器(121)、下行信号转换放大模块(122)、电信号叠加模块(123)以及下行光信号发射器(124)，在该步骤B2中，由该下行光信号接收器(121)将该下行光信号(S2)转换为该下行电流信号(I3)，在该步骤C2中，由该下行信号转换放大模块(122)将该下行电流信号(I3)转换为电压信号，并对该电压信号进行放大得到该下行电压信号(V3)，在该步骤D2中，该反馈电压信号(V4)传输至该电信号叠加模块(123)中，由该电信号叠加模块(123)将该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成该叠加电压信号(V5)，在该步骤E2中，由该电信号叠加模块(123)将该叠加电压信号(V5)转换为该下行输出电流信号(I4)，在该步骤F2中，由该下行光信号发射器(124)将该下行输出电流信号(I4)转换为该叠加下行光信号(S3)。
4.如权利要求3所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该电信号复制模块(113)中设置有Y型硅基(130)，该Y型硅基(130)具有电压输入端(131)、第一电压输出端(132)以及第二电压输出端(133)，其中，该内部上行电压信号(V)从该电压输入端(131)输入该Y型硅基(130)中，该传输电压信号(V1)从该第一电压输出端(132)输出，并由该电信号复制模块(113)将该传输电压信号(V1)转换为该上行输出电流信号(I2)，该复制电压信号(V2)从该第二电压输出端(133)输出，并传输至该数据通讯节点(20)中，
该电信号叠加模块(123)中设置有Y型硅基(130)，该Y型硅基(130)具有电压输出端(134)、第一电压输入端(135)以及第二电压输入端(136)，其中，该下行电压信号(V3)从该第一电压输入端(135)输入该Y型硅基(130)中，该反馈电压信号(V4)从该第二电压输入端(136)输入该Y型硅基(130)中，该下行电压信号(V3)与该反馈电压信号(V4)进行叠加，形成该叠加电压信号(V5)，该叠加电压信号(V5)从该电压输出端(134)输出。
5.如权利要求3所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该光传输网络系统还包括上行比较纠错器(210)以及下行比较纠错器(220)，其中，该上行比较纠错器(210)连接在一上行信号传输段(230)上，该上行信号传输段(230)中设置有数个该光电信号切换模块(100)，该上行比较纠错器(210)用以对该上行信号传输段(230)中的该上行光信号(S1)进行纠错，
该上行比较纠错器(210)包括上行电压采集模块(211)、上行存储模块(212)以及上行电压比对模块(213)，其中，该上行电压采集模块(211)分别与该上行信号传输段(230)中最前端以及最后端的光电信号切换模块(100)中的该上行信号转换放大模块(112)相连接，该上行电压采集模块(211)采集最前端光电信号切换模块(100)中该上行信号转换放大模块(112)中生成的该内部上行电压信号(V)，并形成上行标准电压信号(Va)，与此同步，该上行电压采集模块(211)采集最后端光电信号切换模块(100)中该上行信号转换放大模块(112)中生成的该内部上行电压信号(V)，并形成上行比对电压信号(Vb)，该上行电压采集模块(211)将该上行标准电压信号(Va)传输至该上行存储模块(212)中进行存储，同时，该上行电压采集模块(211)将该上行标准电压信号(Va)以及该上行比对电压信号(Vb)传输至该上行电压比对模块(213)中进行比对，
当该上行标准电压信号(Va)等于该上行比对电压信号(Vb)时，该上行比较纠错器(210)不工作，当该上行标准电压信号(Va)不等于该上行比对电压信号(Vb)时，该上行存储模块(212)将该上行标准电压信号(Va)传输至最后端光电信号切换模块(100)的该上行信号转换放大模块(112)中，并由该上行标准电压信号(Va)生成最后端光电信号切换模块(100)的内部上行电压信号(V)，并继续向后传输，
该下行比较纠错器(220)连接在一下行信号传输段(240)上，该下行信号传输段(240)中设置有数个该光电信号切换模块(100)，该下行比较纠错器(220)用以对该下行信号传输段(240)中的该下行光信号(S2)进行纠错，
该下行比较纠错器(220)包括下行电压采集模块(221)、下行存储模块(222)以及下行电压比对模块(223)，其中，该下行电压采集模块(221)分别与该下行信号传输段(240)中的每一个光电信号切换模块(100)中的该下行信号转换放大模块(122)相连接，该下行电压采集模块(221)采集该下行信号传输段(240)中最前端光电信号切换模块(100)中该下行信号转换放大模块(122)中生成的该下行电压信号(V3)，并形成下行对比电压信号(Vc)，与此同步，该下行电压采集模块(221)分别采集该下行信号传输段(240)中其余的光电信号切换模块(100)中该下行信号转换放大模块(122)中的该下行电压信号(V3)，将数个该下行电压信号(V3)叠加并形成下行标准电压信号(Vd)，该下行电压采集模块(221)将该下行标准电压信号(Vd)传输至该下行存储模块(222)中进行存储，同时，该下行电压采集模块(221)将该下行标准电压信号(Vd)以及该下行对比电压信号(Vc)传输至该下行电压比对模块(223)中进行比对，
当该下行标准电压信号(Vd)等于该下行对比电压信号(Vc)时，该下行比较纠错器(220)不工作，当该下行标准电压信号(Vd)不等于该下行对比电压信号(Vc)时，该下行存储模块(222)将该下行标准电压信号(Vd)传输至最前端光电信号切换模块(100)的该下行信号转换放大模块(122)中，并由该下行标准电压信号(Vd)生成最前端光电信号切换模块(100)的下行电压信号(V3)，并继续向前传输。
6.如权利要求3所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：机器人由若干动作关节(4c)组成，在每一个该动作关节(4c)上设置一个该数据通讯节点(20)，将该光电信号切换模块(100)插接在每一个该数据通讯节点(20)上，
该光电信号切换模块(100)包括框体集成板(181)以及中央集成板(182)，该中央集成板(182)卡接在该框体集成板(181)中，该上行信号转换放大模块(112)、该电信号复制模块(113)、该下行信号转换放大模块(122)以及该电信号叠加模块(123)排列设置在该中央集成板(182)背面，该上行光信号接收器(111)、该上行光信号发射器(114)、该下行光信号接收器(121)以及该下行光信号发射器(124)排列设置在该框体集成板(181)正面，
该光电信号切换模块(100)还包括第一上行光口管(141)以及第二上行光口管(142)，该第一上行光口管(141)以及该第二上行光口管(142)连接在该光电信号切换模块(100)上下两端，用以传输该上行光信号(S1)的光纤分别设置在该第一上行光口管(141)以及该第二上行光口管(142)中，该光电信号切换模块(100)还包括第一下行光口管(151)以及第二下行光口管(152)，该第一下行光口管(151)以及该第二下行光口管(152)连接在该光电信号切换模块(100)上下两端，用以传输该下行光信号(S2)的光纤分别设置在该第一下行光口管(151)以及该第二下行光口管(152)中，该第一上行光口管(141)与该第一下行光口管(151)相互平行，该第二上行光口管(142)与该第二下行光口管(152)相互平行，
该第一上行光口管(141)与该上行光信号接收器(111)相连接，该第二上行光口管(142)与该上行光信号发射器(114)相连接，该第一下行光口管(151)与该下行光信号发射器(124)相连接，该第二下行光口管(152)与该下行光信号接收器(121)相连接。
7.如权利要求6所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：该框体集成板(181)具有装配窗(190)，该中央集成板(182)卡接在该装配窗(191)中，该中央集成板(182)的侧壁上凸设有数个凸插脚(183)，该上行信号转换放大模块(112)、该电信号复制模块(113)、该下行信号转换放大模块(122)以及该电信号叠加模块(123)分别与该凸插脚(183)相连接，与数个该凸插脚(183)相对应，在该装配窗(190)的内壁上凹设有数个插脚槽(184)，该上行光信号接收器(111)、该上行光信号发射器(114)、该下行光信号接收器(121)以及该下行光信号发射器(124)分别与该插脚槽(184)相连接，数个该凸插脚(183)对应插接在数个该插脚槽(184)中以完成该中央集成板(182)与该框体集成板(181)的卡接，完成该上行光信号接收器(111)与该上行信号转换放大模块(112)的连接，完成该电信号复制模块(113)与该上行光信号发射器(114)的连接，完成该下行光信号接收器(121)与该下行信号转换放大模块(122)的连接，完成该电信号叠加模块(123)与该下行光信号发射器(124)的连接，
在该中央集成板(182)的背面还设置有数个连接插脚(185)，该连接插脚(185)分别与该电信号复制模块(113)以及该电信号叠加模块(123)相连接，数个该连接插脚(185)插接在该动作关节(4c)上，以完成该光电信号切换模块(100)与该动作关节(4c)的固定连接以及电连接。
8.如权利要求1所述的一种机器人中的光传输网络系统，其特征在于：数个该数据通讯节点(20)分为中央控制节点、上级控制节点以及下级控制节点，该中央控制节点、该上级控制节点以及该下级控制节点之间通过该光纤传输总线(10)相连接。
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